KR101129711B1 - Driving control apparatus for motion mechanism and control method of driving control apparatus - Google Patents
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Abstract
엔진 밸브의 개방 특성을 가변시키는 가변 밸브 기구에 이상이 있는 때에, 가변 밸브 기구의 구동 회로에 대한 전력 공급을 정지시키고, 또한 상기 구동회로에 대한 제어 신호를 클리어한다.When there is an abnormality in the variable valve mechanism for varying the opening characteristic of the engine valve, the power supply to the drive circuit of the variable valve mechanism is stopped, and the control signal to the drive circuit is cleared.
운동 기구, 가변 밸브 기구, 밸브 리프트, 캠샤프트, 액튜에이터Exercise equipment, variable valve mechanism, valve lift, camshaft, actuator
Description
도 1은 실시예에서의 엔진 시스템 구성도이다.1 is a configuration diagram of an engine system in an embodiment.
도 2는 실시예에서의 가변 밸브 이벤트 및 리프트 기구를 나타내는 단면도(도 3의 A-A 단면)이다.2 is a cross-sectional view (A-A cross section in FIG. 3) showing the variable valve event and the lift mechanism in the embodiment.
도 3은 가변 밸브 이벤트 및 리프트 기구의 측면도이다.3 is a side view of the variable valve event and lift mechanism.
도 4는 가변 밸브 이벤트 및 리프트 기구의 평면도이다.4 is a plan view of the variable valve event and lift mechanism.
도 5는 가변 밸브 이벤트 및 리프트 기구에 사용하는 편심 캠을 나타내는 사시도이다.5 is a perspective view showing an eccentric cam used for a variable valve event and a lift mechanism.
도 6은 가변 밸브 이벤트 및 리프트 기구의 낮은 리프트 제어 상태를 나타내는 단면도(도 3의 B-B 단면)이다.6 is a cross-sectional view (B-B cross section in FIG. 3) showing a low valve control state of the variable valve event and lift mechanism.
도 7은 가변 밸브 이벤트 및 리프트 기구의 높은 리프트 제어 상태를 나타내는 단면도(도 3의 B-B 단면)이다.7 is a cross-sectional view (B-B cross section in FIG. 3) showing a high lift control state of the variable valve event and lift mechanism.
도 8은 가변 밸브 이벤트 및 리프트 기구에서 흡기 밸브의 리프트 특성을 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing the lift characteristics of the intake valve in the variable valve event and lift mechanism.
도 9는 가변 밸브 이벤트 및 리프트 기구에서 밸브 타이밍과 리프트 양 사이의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.9 is a graph showing the correlation between valve timing and lift amount in a variable valve event and lift mechanism.
도 10은 가변 밸브 이벤트 및 리프트 기구에서 제어 샤프트의 구동 기구를 나타내는 사시도이다.10 is a perspective view illustrating a drive mechanism of the control shaft in the variable valve event and lift mechanism.
도 11은 VEL 컨트롤러(controller)의 제 1 실시예를 나타내는 회로 블록도이다.FIG. 11 is a circuit block diagram showing a first embodiment of a VEL controller.
도 12는 릴레이 회로의 제어를 나타내는 흐름도이다.12 is a flowchart illustrating control of the relay circuit.
도 13은 가변 밸브 이벤트 및 리프트 기구의 피드백 제어를 나타내는 흐름도이다.13 is a flowchart illustrating feedback control of the variable valve event and lift mechanism.
도 14는 가변 밸브 이벤트 및 리프트 기구가 고장인 경우의 제어를 나타내는 흐름도이다.14 is a flowchart illustrating control when the variable valve event and the lift mechanism fail.
도 15는 가변 밸브 이벤트 및 리프트 기구가 고장인 경우의 다른 예를 나타내는 흐름도이다.15 is a flowchart showing another example in the case where the variable valve event and the lift mechanism have failed.
도 16은 VEL 컨트롤러의 제 2 실시예를 나타내는 회로 블록도이다.Fig. 16 is a circuit block diagram showing a second embodiment of the VEL controller.
도 17은 도 16에 나타낸 VEL 컨트롤러에 의한 제어를 나타내는 흐름도이다.17 is a flowchart showing control by the VEL controller shown in FIG.
도 18은 도 16에 나타낸 VEL 컨트롤러에 의한 제어를 나타내는 흐름도이다.FIG. 18 is a flowchart showing control by the VEL controller shown in FIG.
도 19는 VEL 컨트롤러의 제 3 실시예를 나타내는 회로 블록도이다.Fig. 19 is a circuit block diagram showing a third embodiment of the VEL controller.
도 20은 가변 밸브 이벤트 및 리프트 기구의 피드백 시스템에 이상(異常)이 있는지 진단하는 흐름도이다.20 is a flowchart for diagnosing whether there is an abnormality in the feedback system of the variable valve event and the lift mechanism.
도 21은 DC 서보 모터에서 과도 전류 진단을 나타내는 흐름도이다.21 is a flowchart illustrating transient current diagnosis in a DC servo motor.
도 22는 DC 서보 모터에서 서보 시스템 진단을 나타내는 흐름도이다.22 is a flowchart illustrating servo system diagnosis in a DC servo motor.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Description of the Related Art [0002]
16: 제어 샤프트 101: 엔진16: control shaft 101: engine
104: 전자제어 스로틀 105: 흡기 밸브104: electronically controlled throttle 105: intake valve
107: 배기 밸브 112: VEL 기구(운동 기구)107: exhaust valve 112: VEL mechanism (exercise mechanism)
113: VEL 컨트롤러 114: 엔진 제어 모듈(ECM)113: VEL controller 114: engine control module (ECM)
121: DC 서보 모터(전동식 액튜에이터)121: DC servo motor (electric actuator)
127: 각도 센서 302: CPU127: angle sensor 302: CPU
305: 모터 구동 회로 306: 릴레이 회로305: motor drive circuit 306: relay circuit
307: 릴레이 구동 회로 308: 전류 검출 회로307: relay drive circuit 308: current detection circuit
311: 온도 센서311: temperature sensor
본 발명은 예를 들면 엔진 밸브의 리프트 양을 가변시키는 가변 밸브 리프트 기구 등과 같은 전동식 액튜에이터로 작동되는 운동 기구의 구동 제어 장치 및 구동 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a drive control device and a drive control method for an exercise mechanism operated by an electric actuator, such as a variable valve lift mechanism for varying the lift amount of an engine valve, for example.
일본 공개 특허 공보 제 2001-254637호는 엔진 밸브의 리프트 양을 가변시키는 가변 밸브 리프트 기구의 구동 제어 장치를 개시한다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-254637 discloses a drive control device for a variable valve lift mechanism for varying the lift amount of an engine valve.
상기 구동 제어 장치에서는, 가변 밸브 리프트 기구에 이상(異常)이 있는지를 진단하고, 가변 밸브 리프트 기구에 이상이 있는 것으로 검출되면, 가변 밸브 리프트 기구의 오일 제어 밸브(전동식 액튜에이터)로의 전력 공급을 중단하여 엔진 밸브의 리프트 양을 최저로 고정한다.The drive control device diagnoses whether there is an abnormality in the variable valve lift mechanism and stops supplying power to the oil control valve (electric actuator) of the variable valve lift mechanism when it is detected that there is an error in the variable valve lift mechanism. To minimize the lift on the engine valve.
그렇지만, 가변 밸브 리프트 기구에 이상이 있는 것으로 검출한 경우, 전동식 액튜에이터로의 전력 공급 차단 명령이 출력될지라도 엔진 밸브의 리프트 양이 최저로 고정될 수 없는 경우가 있다. However, when it is detected that there is an abnormality in the variable valve lift mechanism, there is a case where the lift amount of the engine valve cannot be fixed to the minimum even if a power supply cutoff command to the electric actuator is output.
더욱이, 모터를 전동식 액튜에이터로 사용하는 가변 밸브 리프트 기구의 경우, 모터는 캠 반발력에 대항하는 큰 토크를 발생할 필요가 있다. 그러므로, 구동 회로의 이상에 따라 모터로의 전력 공급이 상당히 오랜 시간 동안 계속되면 모터가 고장난다.Moreover, in the case of a variable valve lift mechanism using the motor as an electric actuator, the motor needs to generate a large torque against the cam reaction force. Therefore, if the power supply to the motor continues for a very long time due to an abnormality in the driving circuit, the motor fails.
그러므로, 본 발명의 목적은 전동식 액튜에이터로 작동되는 운동 기구에 이상이 있을 경우에 전동식 액튜에이터의 구동을 확실하게 정지시키고자 하는 것이다.Therefore, it is an object of the present invention to reliably stop the driving of an electric actuator in the event of an abnormality in the exercise mechanism operated by the electric actuator.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 운동 기구에 이상이 있는 것으로 검출되는 경우에 전동식 액튜에이터의 구동 회로에 대한 전력 공급을 정지시킨다.In order to achieve the above object, according to the present invention, the power supply to the drive circuit of the electric actuator is stopped when it is detected that there is an abnormality in the exercise device.
본 발명의 다른 목적과 특징들은 첨부한 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 이해될 것이다.Other objects and features of the present invention will be understood from the following description with reference to the accompanying drawings.
도 1에 있어서, 자동차용 엔진(101)의 흡기관(102)에 전자제어 스로틀(104)이 설치된다.In FIG. 1, the electronically controlled
전자제어 스로틀(104)은 스로틀 모터(103a)(액튜에이터)에 의해 스로틀 밸브(흡기 스로틀 밸브)(103b)를 개폐 구동하는 장치이다.The electronically controlled
이때에, 전자제어 스로틀(104)과 흡기 밸브(105)를 경유하여 엔진(101)의 연소실(106)로 공기가 흡입된다.At this time, air is sucked into the
연소된 배기 가스는 배기 밸브(107)를 통해 연소실(106)로부터 배출된 다음에, 전방 촉매(108)와 후방 촉매(109)에 의해 정화되어 대기 중으로 방출된다.The combusted exhaust gas is discharged from the
배기 밸브(107)는 배기측 캠샤프트(110)에 의해 축상에서 지지되는 캠(111)에 의해 구동되어 소정의 리프트 양, 소정의 밸브 작동각 및 소정의 밸브 타이밍을 유지한다.The
한편, 흡기 밸브(105)의 리프트 양을 그 작동각과 함께 연속적으로 가변시키는 가변 밸브 이벤트 및 리프트(VEL: variable valve event and lift) 기구(112)가 설치된다.On the other hand, a variable valve event and lift (VEL)
전술한 VEL 기구(112)는 본 실시예에서의 운동 기구에 해당한다.The above-described
제어 유니트(unit)로서, 엔진 제어 모듈(ECM)(114)과 VEL 컨트롤러(controller)(113)가 설치된다.As a control unit, an engine control module (ECM) 114 and a
ECM(114)과 VEL 컨트롤러(113)는 상호 통신이 가능하다.The ECM 114 and the
VEL 기구(112)는 VEL 컨트롤러(113)에 의해 제어된다.The
ECM(114)에는 엔진과 차량의 운전 조건을 검출하는 각종 센서로부터의 검출 신호가 입력된다.The ECM 114 is input with detection signals from various sensors that detect driving conditions of the engine and the vehicle.
각종 센서로서, 엔진의 흡입 공기량을 검출하는 공기 유량계(115), 가속 장치(accelerator)의 개도를 검출하는 가속 장치 센서(116), 크랭크샤프트(120)로부터 크랭크 회전 신호를 수신하는 크랭크각 센서(117), 스로틀 밸브(103b)의 개도 (TVO)를 검출하는 스로틀 센서(118) 및 엔진(101)의 냉각 수온을 검출하는 수온 센서(119)가 설치된다.As various sensors, an
또한, 흡기 밸브(105)의 상류 측에 있는 흡기 포트(130)에는 연료 분사 밸브(131)가 설치된다.In addition, the
연료 분사 밸브(131)는 ECM(114)으로부터의 분사 펄스 신호에 기초하여 개방 구동되어, 분사 펄스 신호의 분사 펄스 폭(밸브 개방 시간)에 비례하는 양의 연료를 분사한다.The
도 2 내지 도 4는 VEL 기구(112)의 구조를 상세하게 나타낸다.2 to 4 show the structure of the
도 2 내지 도 4에 도시된 VEL 기구(112)는 한 쌍의 흡기 밸브(104, 105), 실린더 헤드(11)의 캠 베어링(14)에 의해 회전 가능하게 지지되는 중공(中空) 캠샤프트(13), 캠샤프트(13)에 의해 축상에 지지되는 회전하는 캠인 두 개의 편심 캠(15, 15)(구동 캠), 캠 베어링(14)에 의해 지지되고 캠샤프트(13)의 상부 위치에 평행하게 배열된 제어 샤프트(16), 제어 캠(17)을 통해 제어 샤프트(16)에 의해 요동 가능하게 지지되는 한 쌍의 로커 아암(rocker arm)(18, 18), 밸브 리프터(lifter)(19, 19)를 개재하여 흡기 밸브(105, 105)의 상단부에 배치된 한 쌍의 독립한 요동 캠(swing cam)(20, 20)을 포함한다.The
편심 캠(15, 15)은 각각 링크 아암(25, 25)에 의해 로커 아암(18, 18)에 연계된다. 로커 아암(18, 18)은 링크 부재(26, 26)에 의해 요동 캠(20, 20)에 연계된다.The
로커 아암(18, 18), 링크 아암(25, 25) 및 링크부재(26, 26)는 전달 기구를 구성한다.The
각각의 편심 캠(15)은 도 5에 도시된 바와 같이 실질적으로 링(ring)형상으로 형성되며, 소경의 캠 본체(15a)와, 캠 본체(15a)의 외측 표면에 일체로 형성된 플랜지부(15b)를 포함한다. 캠샤프트 삽입 구멍(15c)은 편심 캠(15)의 내부를 축방향으로 관통하여 형성되고, 캠 본체(15a)의 중심축(X)은 캠샤프트(13)의 중심축(Y)으로부터 소정 거리만큼 편심되어 있다.Each of the
편심 캠(15, 15)은 밸브 리프터(19, 19)와 간섭하지 않도록 각각 밸브 리프터(19, 19)의 양 외측에 캠샤프트 삽입 구멍(15c)을 통해 캠샤프트(13)로 압입되어 고정된다.The
각각의 로커 아암(18)은 도 4에 도시된 바와 같이 실질적으로 크랭크 형상으로 굴곡되어 형성되고, 로커 아암(18)의 중앙 기부(基部)(18a)는 제어 캠(17)에 의해 회전 가능하도록 지지된다.Each
핀 구멍(18d)은 기부(18a)의 외측 단부로부터 돌출하여 형성되는 일단부(18b)를 관통하여 형성된다. 링크 아암(25)의 선단부와 연결되는 핀(21)이 핀 구멍(18d) 내로 압입된다. 핀 구멍(18e)은 기부(18a)의 내측 단부로부터 돌출하여 형성되는 타단부(18c)를 관통하여 형성된다. 각 링크 부재(26)의 일단부(26a)(후술함)와 연결되는 핀(28)이 핀 구멍(18e) 내로 압입된다.The
제어 캠(17)은 원통 형상으로 형성되고 제어 샤프트(16)의 외주에 고정된다. 도 2에 도시된 것처럼, 제어 캠(17)의 중심축(P1) 위치는 제어 샤프트(16)의 중심축(P2) 위치로부터 α만큼 편심되어 있다.The
요동 캠(20)은 도 2, 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼 실질적으로 횡방향의 U자형으로 형성되고, 지지 구멍(22a)은 실질적으로 링 형상의 기단부(基端部)(22)를 관통하여 형성된다. 캠샤프트(13)는 지지 구멍(22a) 내로 삽입되어 회전 가능하게 지지된다. 또한, 핀 구멍(23a)은 로커 아암(18)의 타단부(18c)에 위치한 단부(23)를 관통하여 형성된다.The
요동 캠(20)의 하부 표면에는 기단부(22) 측의 기원형면(基圓形面)(24a)과 기원형면(24a)으로부터 단부(23)의 가장자리로 원호 형상으로 연장하는 캠 표면(24b)이 형성된다. 기원형면(24a)과 캠 표면(24b)은 요동 캠(20)의 요동 위치에 대응하는 각 밸브 리프터(19) 상부 표면의 소정 위치와 접촉한다.On the lower surface of the
즉, 도 8에 도시된 밸브 리프트 특성, 즉 밸브의 작동 특성에 따라, 도 2에 도시된 것과 같이, 기원형면(24a)의 소정 각도 범위(θ1)는 베이스 서클(base circle) 구간이고, 캠 표면(24b)의 베이스 서클 구간(θ1)으로부터의 소정 각도 범위(θ2)는 소위 램프(ramp) 구간이며, 캠 표면(24b)의 램프 구간(θ2)으로부터의 소정 각도 범위(θ3)는 리프트(lift) 구간이다.That is, according to the valve lift characteristic shown in FIG. 8, that is, the operating characteristic of the valve, as shown in FIG. 2, the predetermined angle range θ1 of the
링크 아암(25)은 링 형상의 기부(25a)와 기부(25a) 외측 표면의 소정 위치 상에 돌출되게 형성된 돌출단(突出端)(25b)을 포함한다. 기부(25a)의 중앙 위치에는 편심 캠(15)의 캠 본체(15a) 외측 표면에 회전될 수 있게 끼워지는 끼움용 구멍(25c)이 기부(25a)의 중앙 위치에 형성된다. 또한, 핀(21)이 회전 가능하게 삽입되는 핀 구멍(25d)이 돌출단(25b)을 관통하여 형성된다.The
링크 부재(26)는 소정 길이의 직선 형상으로 형성되고, 핀 삽입 구멍(26c, 26d)은 원형의 단부(26a, 26b) 모두를 각각 관통하여 형성된다. 로커 아암(18) 타단부(18c)의 핀 구멍(18d)과 요동 캠(20) 단부(23)의 핀 구멍(23a) 각각에 압입되는 핀(28, 29)의 단부는 핀 삽입 구멍(26c, 26d)에 회전 가능하게 삽입된다.The
링크 아암(25)과 링크 부재(26)의 축방향 이동을 제한하는 스냅 링(30, 31, 32)이 핀(21, 28, 29)의 일단부 각각에 설치된다.Snap rings 30, 31, 32 are provided at each of the ends of the
상기와 같은 구성에서, 제어 샤프트(16)의 중심축(P2)과 제어 캠(17)의 중심축(P1) 사이의 위치 관계에 따라, 도 6과 도 7에 도시된 것처럼, 밸브 리프트 양이 변화되고, 제어 샤프트(16)를 회전 구동시켜서 제어 캠(17)의 중심축(P1)에 대하여 제어 샤프트(16)의 중심축(P2)의 위치를 변화시킨다.In the above configuration, depending on the positional relationship between the central axis P2 of the
도 10에 도시된 것처럼, 제어 샤프트(16)는 스토퍼(stopper)에 의해 제한되는 소정의 회전각도 범위 내에서 DC 서보 모터(액튜에이터)(121)에 의해 회전 구동된다. 제어 샤프트(16)의 회전각도를 액튜에이터(121)에 의해 변화시킴으로써, 흡기 밸브(105, 105) 각각의 리프트 양과 작동각이 스토퍼에 의해 제한되는 최대 밸브 리프트 양과 최소 밸브 리프트 양 사이의 가변 범위 내에서 연속적으로 변화한다(도 9 참조).As shown in FIG. 10, the
도 10에서, DC 서보 모터(121)는 그 회전 샤프트가 제어 샤프트(16)에 평행하도록 배치되고, 베벨 기어(122)가 회전 샤프트의 선단부에서 축방향으로 지지된다.In FIG. 10, the
한편, 회전 샤프트의 선단에는 한 쌍의 스테이(stay)(123a, 123b)가 고정된다. 한 쌍의 스테이(123a, 123b)의 선단부를 연결하는 제어 샤프트(16)에 평행한 축 주위에는 너트(124)가 요동 가능하게 지지된다.On the other hand, a pair of
너트(124)와 계합하는 나사봉(threaded rod)(125)의 선단에는 베벨 기어(122)와 맞물리는 베벨 기어(126)가 축방향으로 지지된다. 나사봉(125)은 DC 서보 모터(121)의 회전에 의해 회전하고, 나사봉(125)에 계합하는 너트(124)의 위치가 나사봉(125)의 축방향으로 변위되어서, 제어 샤프트(16)가 회전되도록 한다.A
여기에서, 밸브 리프트 양은 너트(124)의 위치가 베벨 기어(126)에 접근함에 따라 감소하고, 너트(124)의 위치가 베벨 기어(126)로부터 멀어짐에 따라 밸브 리프트 양은 증가한다.Here, the valve lift amount decreases as the position of the
또한, 제어 샤프트(16)의 각도를 검출하는 전위차계(potentiometer) 방식의 각도 센서(127)가 도 10에 도시된 것처럼 제어 샤프트(16)의 선단에 배치된다. VEL 컨트롤러(113)는 DC 서보 모터(12)에 제어를 피드백하여 각도 센서(127)에 의해 검출된 실제 각도가 목표 각도(목표 리프트 양에 해당하는 값)와 일치하도록 한다.Also, a potentiometer
스토퍼 부재(128)는 제어 샤프트(16)의 외주로부터 돌출하도록 형성된다.The
스토퍼 부재(128)가 밸브 리프트 양을 증가시키는 방향과 밸브 리프트 양을 감소시키는 방향 모두에서 고정측 상의 수용 부재(도면에 도시 생략)와 접촉할 때, 제어 샤프트(16)의 회전각도(밸브 리프트 양의 가변 범위)가 제한된다.Rotation angle of the control shaft 16 (valve lift) when the
도 11은 VEL 컨트롤러(113)의 구성을 도시한다.11 shows the configuration of the
배터리 전압이 VEL 컨트롤러(113)에 공급되고, 전력 공급 회로(301)를 통하여 CPU(302)에 전력이 공급된다.The battery voltage is supplied to the
또한, 전력 공급 회로(301)의 전압은 전력 공급 버퍼 회로(303)를 경유하여 각도 센서(127a, 127b)에 공급된다.In addition, the voltage of the
각도 센서(127a, 127b)로부터의 출력 신호는 입력 회로(304a, 304b)를 경유하여 CPU(302)에서 읽혀진다.The output signals from the
또한, DC서보 모터(121)를 구동하기 위한 모터 구동 회로(305)가 배치된다.In addition, a
모터 구동 회로(305)는 CPU(302)로부터의 제어 신호[펄스 폭 변조 신호: pulse width modulated signal(PWM)] 출력의 직류 전류 레벨에 기초하여 DC 서보 모터(121)용 구동 전원을 ON/OFF하는 펄스 신호의 펄스 폭을 가변시키는 PWM 방식의 구동 회로이며, PWM 방식의 구동 회로는 펄스 신호의 ON 듀티(duty)를 가변시켜 DC 서보 모터(121)의 평균 전압을 제어한다.The
DC 서보 모터(121)를 정회전 방향 및 역회전 방향으로 구동하기 위하여, 펄스 폭 변조 신호(PWM) 외에도, 정회전 및 역회전을 위한 제어 신호가 CPU(302)로부터 모터 구동 회로(305)로 입력된다.In order to drive the
배터리 전압이 릴레이 회로(306)를 경유하여 모터 구동 회로(305)에 공급되고, 릴레이 회로(306)는 CPU(302)로부터의 포트 출력에 기초하여 제어되는 릴레이 구동 회로(307)에 의해 ON/OFF된다.The battery voltage is supplied to the
또한, DC 서보 모터(121)의 전류를 검출하는 전류 검출 회로(308)가 배치된다.In addition, a
더욱이, VEL 컨트롤러(113)와 ECM(114) 사이의 통신을 위하여 VEL 컨트롤러(113)에는 통신 회로(309)가 설치된다.Furthermore, a
다음에서는, VEL 컨트롤러(113)에 의한 VEL 기구(112)[DC 서보 모터(121)]의 구동 제어와 고장 안전(fail-safe) 제어를 도 12 내지 도 14의 흐름도에 따라 설명한다.Next, drive control and fail-safe control of the VEL mechanism 112 (DC servo motor 121) by the
도 12의 흐름도는 릴레이 회로(306)의 제어를 나타낸다. 단계 S1에서, VEL 기구(112)의 구동 허가 조건이 성립되는지 여부를 판정한다.12 shows control of the
허가 조건이 성립되면, 단계 S2로 진행하여, CPU(302)의 릴레이 구동용 출력 포트를 세트(set)한다. 이에 따라, 릴레이 회로(306)는 ON이 되어서 배터리 전압이 모터 구동 회로(305)에 공급된다.If the permission condition is satisfied, the flow advances to step S2 to set the relay drive output port of the
한편, 허가 조건이 성립되지 않는 경우, 단계 S3으로 진행하여, 릴레이 구동용 출력 포트를 클리어(clear)한다. 이에 따라, 릴레이 회로(306)는 OFF가 되어서 모터 구동 회로(305)로의 배터리 전압 공급이 차단된다.On the other hand, if the permission condition is not satisfied, the flow advances to step S3 to clear the relay drive output port. As a result, the
도 13의 흐름도는 DC 서보 모터(121)(전동식 액튜에이터)의 피드백 제어를 나타낸다. 단계 S11에서, VEL 기구(112)의 구동 허가 조건이 성립되는지 여부를 판정한다.The flowchart of FIG. 13 shows feedback control of the DC servo motor 121 (electric actuator). In step S11, it is determined whether the driving permission condition of the
허가 조건이 성립되지 않은 경우, 단계 S12로 진행하여, 펄스 폭 변조 신호(PWM)를 0으로 하고 DC 서보 모터(121)를 정지시킨다.If the permission condition is not satisfied, the flow advances to step S12 to set the pulse width modulation signal PWM to 0 and stop the
한편, 허가 조건이 성립되는 경우, 단계 S13으로 진행하여, 제어 샤프트(16)의 목표 각도(목표 VEL 각도)를 연산한다.On the other hand, when the permission condition is satisfied, the flow advances to step S13 to calculate the target angle (target VEL angle) of the
더욱이, VEL 컨트롤러(113)는 ECM(114)에 의해 연산된 목표 각도 데이터를 읽어들일 수 있다.In addition, the
단계 S14에서, 제어 샤프트(16)의 실제 각도는 각도 센서(127)로부터의 출력 신호에 기초하여 검출된다.In step S14, the actual angle of the
단계 S15에서, 피트백 조작량은 목표 각도와 실제 각도 사이의 편차에 기초하여 연산된다.In step S15, the pitback operation amount is calculated based on the deviation between the target angle and the actual angle.
단계 S16에서, 모터 구동 회로(305)에 출력될 펄스 폭 변조 신호(PWM)는 단계 S15의 계산 결과에 기초하여 세트된다.In step S16, the pulse width modulation signal PWM to be output to the
도 14의 흐름도는 VEL 기구(112)가 고장인 경우의 고장 안전 제어를 나타낸다.The flowchart of FIG. 14 shows failure safety control when the
단계 S21에서, VEL 기구(112)가 고장 판정되었는지 여부를 판단한다.In step S21, it is determined whether the
VEL 기구(112)의 고장 진단은 목표 각도와 실제 각도 사이의 편차, 전류 검출 회로(308)에 의해 검출된 DC 서보 모터의 전류, DC 서보 모터의 구동 듀티 등에 기초하여 실행된다.The failure diagnosis of the
단계 S21에서 VEL 기구(112)의 고장 판정으로 판단되면, 단계 S22로 진행하여, CPU(302)의 릴레이 구동용 출력 포트를 클리어한다. 이에 따라, 릴레이 회로(306)는 OFF 되어서 모터 구동 회로(305)로의 배터리 전압(전력 공급 전압) 공급이 차단된다.If it is determined in step S21 that the failure of the
더욱이, 다음 단계 S23에서, 펄스 폭 변조 신호(PWM)의 직류 전류 레벨을 O으로 하여 펄스 신호[DC 서보 모터(121)의 ON 신호]가 발생하지 않게 함으로써, DC 서보 모터(121)의 작동이 정지될 수 있도록 한다.Furthermore, in the next step S23, the operation of the
도 15의 흐름도는 고장 안전 제어의 다른 실시예를 나타낸다.15 shows another embodiment of the failsafe control.
단계 S31에서, VEL 기구(112)가 고장 판정되었는지 여부를 판단한다.In step S31, it is determined whether the
단계 S21에서 VEL 기구(112)의 고장 판정으로 판단되면, 단계 S32로 진행하여, 펄스 폭 변조 신호(PWM)의 직류 전류 레벨을 O으로 한다. If it is determined in step S21 that the failure of the
더욱이, 다음 단계 S33에서, 전류 검출 회로(308)에 의해 검출된 DC 서보 모터(121)의 전류(IVEL)가 읽혀진다.Furthermore, in the next step S33, the current IBLE of the
그 다음, 단계 S34에서, 전류(IVEL)가 기준 전류(IVELFS#) 이상인지를 판단한다.Next, in step S34, it is determined whether the current IVEL is equal to or greater than the reference current IVELFS #.
여기에서, DC 서보 모터(121)의 전류(IVEL)가 기준 전류(IVELFS#) 이상이라면, 단계 S35로 진행하여 모터 구동 회로(305)에 이상이 있는지 판정한다.Here, if the current IVEL of the
즉, 펄스 폭 변조 신호(PWM)는 단계 S32에서 0으로 되었기 때문에, DC 서보 모터(121)의 전류(IVEL)는 정상 상황에서는 0이어야 한다. 그러므로, 전류(IVEL)는 기준 전류(IVELFS#) 이상일 경우, 모터 구동 회로(305)는 펄스 폭 변조 신호(PWM)에 대응하지 않는 구동 전류를 DC 서보 모터(121)로 공급한다.That is, since the pulse width modulated signal PWM has become zero in step S32, the current IVEL of the
단계 S35에서 모터 구동 회로(305)에 이상이 있는 것으로 판단되면, 다음 단계 S36에서 CPU(302)의 릴레이 구동용 출력 포트는 클리어되어 릴레이 회로(306)를 OFF로 하여서, 모터 구동 회로(305)로의 배터리 전압(전력 공급 전압) 공급이 차단된다. 이에 따라, DC 서보 모터(121)의 전류(IVEL)는 0으로 되어서 DC 서보 모터(121)의 구동이 확실하게 정지될 수 있도록 한다.If it is determined in step S35 that there is an abnormality in the
도 16은 VEL 컨트롤러(113)의 제 2 실시예를 나타낸다.16 shows a second embodiment of the
도 16의 VEL 컨트롤러(113)는, 모터 구동 회로로서 제 1 모터 구동 회로(305a)(메인 구동 회로) 및 제 2 모터 구동 회로(305b)(서브 구동 회로)가 제공된 다는 점에서, 도 11의 VEL 컨트롤러(113)와 다르다.The
제 1 모터 구동 회로(305a) 및 제 2 모터 구동 회로(305b) 모두는 릴레이 회로(306)를 경유하여 배터리 전압이 공급되고, 그리고 제 1 모터 구동 회로(305a)에만 전류 검출 회로(308)가 설치된다.Both the first
도 17과 도 18의 흐름도는 도 16에 도시된 VEL 컨트롤러(113)에 의한 고장 안전 제어를 나타낸다.17 and 18 show failure safety control by the
도 17의 흐름도에 있어서, 단계 S41에서 제어 샤프트(16)의 목표 각도(목표 VEL 각도)가 연산된다.In the flowchart of FIG. 17, the target angle (target VEL angle) of the
VEL 컨트롤러(113)는 ECM(114)에서 연산된 목표 각도 데이터를 읽을 수 있다.The
단계 S42에서, 제어 샤프트(16)의 실제 각도는 각도 센서(127)에서의 출력 신호에 기초하여 검출된다.In step S42, the actual angle of the
단계 43에서, 피드백 조작량은 목표 각도와 실제 각도 사이의 편차에 기초하여 연산된다.In step 43, the feedback manipulated variable is calculated based on the deviation between the target angle and the actual angle.
단계 44에서, VEL 기구(112)의 고장 판정 여부를 판단한다.In step 44, it is determined whether the failure of the
이 때에, VEL 기구(112)의 고장 판정이 아니라고 판단되면, 단계 S45로 진행하여, DC 서보 모터(121)를 제 1 모터 구동 회로(305a)로 구동하기 위하여 펄스 폭 변조 신호(PWM)의 출력을 세트한다.At this time, if it is determined that the failure of the
한편, VEL 기구(112)의 고장 판정으로 판단되면, 단계 S46으로 진행하여, DC 서보 모터(121)를 제 2 모터 구동 회로(305b)로 구동하기 위하여 펄스 폭 변조 신호(PWM)의 출력을 세트한다. On the other hand, if it is determined that the failure of the
VEL 기구(112)의 고장 판정이 제 1 구동 모터 회로(305a)의 고장에 의해 야기된 경우에는, 구동 회로를 제 1 구동 모터 회로(305a)로부터 제 2 구동 모터 회로(305b)로 전환함으로써 고장 상태가 해소된다.If the failure determination of the
한편, 도 18의 흐름도에 있어서는, 단계 S51에서, DC 서보 모터(112)가 제 2 구동 모터 회로(305b)에 의해 구동되는지 여부를 판정한다.In the flowchart of FIG. 18, on the other hand, in step S51, it is determined whether the
DC 서보 모터(121)가 제 2 구동 모터 회로(305b)에 의해 구동되는 경우에는 단계 S52로 진행한다.When the
단계 52에서, VEL 기구(112)의 고장 판정 여부를 판단한다.In step 52, it is determined whether the failure of the
VEL 기구(112)의 고장 판정이 아니라고 판단되는 경우에는, 구동 회로가 제 1 구동 모터 회로(305a)로부터 제 2 구동모터 회로(305b)로 전환됨으로써 VEL 기구(112)의 고장은 해소된다.If it is determined that the failure of the
즉, VEL 기구(112)의 고장 판정이 제 1 구동 모터 회로(305a)의 고장에 의해 야기되면, 이에 따라 DC 서보 모터(121)의 구동 회로는 제 2 구동모터 회로(305b)를 이용하여 정상적으로 실행될 수 있다. 따라서, 제 2 구동 모터 회로(305b)를 이용한 구동 제어 상태를 계속하기 위하여, 이 단계에서 본 제어 루틴(routine)을 종료시킨다.That is, when the failure determination of the
한편, VEL 기구(112)의 고장 판정이라고 판단되는 경우에는, 구동 회로가 VEL 기구(12)의 고장 원인이 되는 것이 아니다. 그러므로, 다음 단계 S53으로 진행하여, DC 서보 모터(121)(전동식 액튜에이터) 자체가 고장이라고 판정한다.On the other hand, in the case where it is determined that the failure of the
단계 53에서 DC 서보 모터(121)(전동식 액튜에이터)가 고장이라고 판정되는 때에는, 다음 단계 S54에서 펄스 폭 변조 신호(PWM)의 출력이 0으로 된다.When it is determined in step 53 that the DC servomotor 121 (electric actuator) has failed, the output of the pulse width modulation signal PWM is zero in the next step S54.
또한, 단계 55에서, CPU(302)의 릴레이 구동용 출력 포트가 클리어되어 제 1 모터 구동 회로(305a)와 제 2 모터 구동 회로(305b)로의 전력 공급이 차단됨으로써 DC 서보 모터(121)의 구동을 정지시킨다.Further, in step 55, the relay drive output port of the
도 19는 VEL 컨트롤러(113)의 제 3 실시예를 나타낸다.19 shows a third embodiment of the
제 3 실시예에서, 엔진(101)은 우측 뱅크(bank)와 좌측 뱅크를 가지는 V형 엔진이고, VEL 기구(112)는 각 뱅크 상에 설치된다.In the third embodiment, the
우측 뱅크 상의 VEL 기구(112)에는 제어 샤프트(116)의 각도를 검출하는 각도 센서로서 각도 센서(127a, 127b)가 설치되고, 각도 센서(127a, 127b)로부터의 출력은 각각 입력 회로(304a, 304b)를 경유하여 CPU(302)로 입력된다.The
한편, 좌측 뱅크 상의 VEL 기구(112)에는 제어 샤프트(116)의 각도를 검출하는 각도 센서로서 각도 센서(127c, 127d)가 설치되고, 각도 센서(127c, 127d)로부터의 출력은 각각 입력 회로(304c, 304d)를 경유하여 CPU(302)로 입력된다.On the other hand, the
또한, 도 19에 도시된 VEL 컨트롤러(113)는 우측 뱅크(RH)를 위한 VEL 기구(112)의 DC 서보 모터(121a)(전동식 액튜에이터)를 구동하는 우측 뱅크 모터 구동 회로(305c)와 좌측 뱅크(LH)를 위한 VEL 기구(112)의 DC 서보 모터(121b)(전동식 액튜에이터)를 구동하는 좌측 뱅크 모터 구동 회로(305d)를 포함한다.In addition, the
우측 뱅크 모터 구동 회로(305c)와 좌측 뱅크 모터 구동 회로(305d) 모두에는 릴레이 회로(306)를 경유하여 배터리 전압이 공급되고 또한 전류 검출 회로 (308a, 308b)가 설치된다.Both the right bank
전술한 VEL 컨트롤러(113)에 있어서, 도 13의 흐름도에 도시된 제어 루틴은 각각의 뱅크에 대하여 실행된다.In the above-described
도 14의 흐름도에 도시된 제어 루틴이 각 뱅크에 대해 실행되는 때에, 좌측 뱅크의 VEL 기구 또는 우측 뱅크의 VEL 기구가 고장이라고 판정되는 경우에는 릴레이 회로(306)가 차단된다. 이에 따라, 우측 뱅크 모터 구동 회로(305c)와 좌측 뱅크 모터 구동 회로(305d) 양쪽으로의 전력 공급이 차단됨으로써 양 뱅크들 간의 출력 차이를 피할 수 있다.When the control routine shown in the flowchart of Fig. 14 is executed for each bank, the
도 20 내지 도 22의 흐름도는 각각 VEL 기구(112)의 고장 판정 방법의 예를 나타낸다.20 to 22 show examples of the failure determination method of the
도 20의 흐름도는 VEL 기구(112)에서 피드백 시스템의 고장을 판정하는 과정을 나타낸다.The flowchart of FIG. 20 illustrates a process for determining a failure of the feedback system in the
우선, 단계 S61에서 제어 샤프트(16)의 목표 각도를 연산하고, 단계 S62에서 제어 샤프트(16)의 실제 각도를 검출한다.First, the target angle of the
그 다음에, 단계 S63에서 목표 각도와 실제 각도 사이의 편차를 연산한다.Next, in step S63, the deviation between the target angle and the actual angle is calculated.
단계 S64에서 편차를 적산한다.In step S64, the deviation is integrated.
그 다음에, 단계 S65에서 편차의 적산치가 소정 범위 내에 있는지 여부를 판정한다.Next, in step S65, it is determined whether the integrated value of the deviations is within a predetermined range.
여기에서, 편차의 적산치가 소정 범위 내에 있는 경우, VEL 기구(112)가 정상적으로 피드백 제어된다고 판정하고, 이 단계에서 제어 루틴을 종료한다.Here, when the integrated value of the deviation is within the predetermined range, it is determined that the
한편, 편차의 적산치가 소정 범위 바깥에 있는 경우, 단계 S66으로 진행하여 피드백 시스템에 이상이 있다고 판정한다.On the other hand, if the integrated value of the deviation is outside the predetermined range, the flow advances to step S66 to determine that there is an abnormality in the feedback system.
도 21의 흐름도는 DC 서보 모터(121)(전동식 액튜에이터)의 과도 전류를 판정하는 과정을 나타낸다.The flowchart of FIG. 21 shows the process of determining the transient current of the DC servo motor 121 (electric actuator).
우선, 단계 S71에서 DC 서보 모터(121)(전동식 액튜에이터)의 구동 전류(IVEL)를 읽는다.First, in step S71, the drive current IVEL of the DC servo motor 121 (electric actuator) is read.
단계 S72에서, 구동 전류(IVEL)의 평균치(IVELave)를 연산한다.In step S72, the average value IVELave of the driving current IVEL is calculated.
단계 S73에서, 구동 전류(IVEL)가 한계치(A) 이상인지 여부를 판정한다.In step S73, it is determined whether or not the drive current VIVEL is greater than or equal to the threshold value A. FIG.
여기에서, 구동 전류(IVEL)가 한계치(A) 이상이라면, 단계 S77로 진행하여 과도 전류의 발생으로 판정한다.Here, if the drive current IVEL is equal to or higher than the threshold value A, the flow advances to step S77 to determine that the transient current is generated.
한편, 구동 전류(IVEL)가 한계치(A) 미만인 경우에는 단계 S74로 진행한다.On the other hand, if the drive current IVEL is less than the threshold value A, the process proceeds to step S74.
단계 S74에서, 평균치(IVELave)가 한계치(B) 이상인지 여부를 판정한다.In step S74, it is determined whether the average value IVELave is greater than or equal to the threshold value B. FIG.
그 다음, 평균치(IVELave)가 한계치(B) 이상인 경우에, 단계 S75로 진행하여, 평균치(IVELave)가 한계치(B) 이상인 상태의 기간을 측정하기 위해 타이머를 세트한다.Then, when the average value IVELave is greater than or equal to the threshold value B, the flow advances to step S75 to set a timer to measure the period of time when the average value IVELave is greater than or equal to the threshold value B.
단계 S76에서, 타이머에 의한 측정 시간(t)이 소정 시간(C) 이상인지 여부를 판정한다.In step S76, it is determined whether or not the measurement time t by the timer is equal to or greater than the predetermined time C.
타이머에 의한 측정 시간(t)이 소정 시간(C) 이상인 경우에, 즉 평균치(IVELave)가 한계치(B) 이상인 상태가 소정 시간(C) 이상 계속하는 경우에, 단계 S77로 진행하여 과도 전류의 발생으로 판정한다.When the measurement time t by the timer is equal to or greater than the predetermined time C, that is, when the state where the average value IVELave is equal to or greater than the threshold value B continues for more than the predetermined time C, the flow proceeds to step S77 to determine the transient current. Judging by occurrence.
도 22의 흐름도는 서보 시스템의 이상을 판정하는 과정을 나타낸다.The flowchart of FIG. 22 shows the process of determining the abnormality of a servo system.
우선, 단계 S81에서 DC 서보 모터(121)의 ON 듀티(VELDTY)를 읽는다.First, in step S81, the ON duty VELDTY of the
단계 S82에서, DC 서보 모터(121)의 ON 듀티(VELDTY)가 소정치(D) 이상인지 여부를 판정한다.In step S82, it is determined whether the ON duty VELDTY of the
ON 듀티(VELDTY)가 소정치(D) 이상일 때, 단계 S83으로 진행하여, ON 듀티(VELDTY)가 소정치(D) 이상인 상태의 기간을 측정하기 위하여 타이머를 세트한다.When the ON duty VELDTY is greater than or equal to the predetermined value D, the flow advances to step S83 to set a timer to measure the period of time when the ON duty VELDTY is greater than or equal to the predetermined value D.
다음 단계 S84에서, 타이머에 의한 측정 시간(t)이 소정 시간(E) 이상인지 여부를 판정한다.In the next step S84, it is determined whether or not the measurement time t by the timer is equal to or greater than the predetermined time E.
타이머에 의한 측정 시간(t)이 소정 시간(E) 이상인 경우에, 단계 S85로 진행하여 VEL 기구(112)에 있는 서보 시스템의 이상을 판정한다.If the measurement time t by the timer is equal to or greater than the predetermined time E, the flow advances to step S85 to determine an abnormality of the servo system in the
상기 실시예들에서는, 엔진의 밸브 리프트 양을 가변시키는 VEL 기구(112)는 운동 기구의 예를 보인 것이다. 그렇지만, 운동 기구는 VEL 기구(112)에 한정되지 않는다는 것이 명확하다.In the above embodiments, the
본 발명에는 우선권으로 주장된 2004년 2월 3일 출원의 일본 특허 출원 번호 제 2004-026220호의 모든 내용을 참고로 포함한다.The present invention includes all contents of Japanese Patent Application No. 2004-026220, filed February 3, 2004, which is claimed as priority.
본 발명을 설명하기 위하여 단지 몇 가지 선택된 실시예들만이 선정되었지만, 첨부한 청구항들에 규정된 바와 같은 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 본 발명을 다양하게 변경 및 수정할 수 있다는 것은 당업자에게 명확하다.Although only a few selected embodiments have been selected to illustrate the invention, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made in the present invention without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims.
또한 본 발명에 따른 전술한 실시예는 단지 설명을 위하여 기술된 것이지, 첨부한 청구항들과 그 균등물에 의해 규정되는 본 발명을 제한할 목적으로 기술된 것은 아니다.Furthermore, the foregoing embodiments according to the present invention have been described only for the purpose of description, and are not intended to limit the present invention as defined by the appended claims and their equivalents.
본 발명의 운동 기구의 제어 장치 및 제어 방법에 따르면, 운동 기구에 이상이 있는 것으로 검출되는 경우에, 전동식 액튜에이터의 구동 회로에 대한 전력 공급을 정지시켜 전동식 액튜에이터의 구동을 확실하게 정지시킬 수 있다. 이에 따라, 운동 기구가 전동 액튜에이터로 엔진 밸브의 리프트 양을 가변 제어하는 VEL 기구인 때에, VEL 기구에 이상이 있는 경우라도, 구동 회로로의 전력 공급을 확실히 차단함으로써, 전동식 액튜에이터의 손상을 피할 수 있고, 또한 밸브 리프트 양을 안전한 쪽으로 확실하게 고정할 수 있다. 한편, 복수 개의 운동 기구가 있는 경우에는 그들 중 어느 하나에라도 이상이 있는 것으로 검출되면, 이상이 있는 운동 기구뿐만 아니라 나머지 다른 운동 기구들로의 전동식 액튜에이터에 대한 전원 공급이 차단되어 전동식 액튜에이터 각각이 상이한 작동 상태로 되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.According to the control device and control method of the exercise device of the present invention, when it is detected that there is an abnormality in the exercise device, the power supply to the drive circuit of the electric actuator can be stopped to reliably stop the driving of the electric actuator. As a result, when the exercise mechanism is a VEL mechanism that variably controls the lift amount of the engine valve by the electric actuator, even if there is an abnormality in the VEL mechanism, damage to the electric actuator can be avoided by reliably interrupting the power supply to the drive circuit. And the valve lift amount can be fixed securely to the safe side. On the other hand, when there are a plurality of exercise devices, if any of them is detected as abnormal, the power supply to the electric actuators not only to the abnormal exercise device but also to the other exercise devices is cut off, so that each of the electric actuators is different. It can be easily prevented from becoming an operating state.
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